Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ УСЛОВНОГО ЭКСПЛУАТАЦИОННОГО РЕСУРСА СМАЗОЧНОГО МАСЛА

Настоящее изобретение относится к области исследования смазочных масел, в частности к определению условного эксплуатационного ресурса смазочного масла.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому способу является способ определения термоокислительной стабильности масел для авиационных газотурбинных двигателей в объеме масла (см. ГОСТ 23797-79. Масла для авиационных газотурбинных двигателей. Метод определения термоокислительной стабильности в объеме масла, дата введения 01.01.1981), включающий в себя непрерывное пропускание воздуха через определенный объем масла в присутствии катализаторов при заданной температуре и последующую оценку термоокислительной стабильности по количеству образовавшегося осадка, нерастворимого в изооктане, по изменению вязкости и кислотного числа и наличию отложений в реакционном сосуде, а также коррозионности масла по изменению массы пластинок-катализаторов.

Недостатком известного способа является то, что условия проведения испытаний в данном способе не позволяют оценить степень деградации смазочных масел в динамике, а показатели, использующиеся для оценки термоокислительной стабильности (количество образовавшегося осадка, нерастворимого в изооктане, изменение вязкости и кислотного числа, наличие отложений в реакционном сосуде, коррозионность масла), не позволяют выработать единого критерия оценки эксплуатационных свойств.

Техническим результатом, на достижение которого направлено предлагаемое изобретение, является создание способа определения условного эксплуатационного ресурса смазочного масла, характеризующегося временем начала протекания необратимых вторичных окислительно-деструкционных процессов, приводящих к полной деградации смазочного масла, что позволит повысить достоверность оценки смазочных масел по степени их влияния на эксплуатационную надежность двигателей путем получения дополнительной информации об условном эксплуатационном ресурсе смазочного масла.

Технический результат изобретения достигается за счет того, что в способе определения условного эксплуатационного ресурса смазочного масла непрерывно пропускают воздух через испытуемое смазочное масло при температуре, на 20°C превышающей максимальную рабочую температуру испытуемого смазочного масла, отбирают через равные промежутки времени окисленное смазочное масло и определяют такие показатели степени деградации смазочного масла, как содержание осадка, нерастворимого в изооктане, а также фактор нестабильности эксплуатационных свойств смазочного масла, после чего строят график зависимости изменения определяемых показателей от времени окисления, проводят касательные на начальном участке полученной кривой и на участке, где произошел значительный рост определяемого показателя, координату точки пересечения двух касательных на оси времени окисления принимают за значение условного эксплуатационного ресурса, при этом за результат определения принимают наименьшее значение условного эксплуатационного ресурса, полученное по всем определяемым показателям.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется фиг. 1, где показана зависимость фактора нестабильности эксплуатационных свойств смазочного масла и содержания осадка, нерастворимого в изооктане, от времени окисления смазочного масла МС-8п (производство ООО «Квалитет Авиа»), фиг. 2, где показана зависимость фактора нестабильности и содержания осадка, нерастворимого в изооктане, от времени окисления смазочного масла Тп-22С (производство ООО «Газпромнефть-СМ»), фиг. 3, где показана зависимость фактора нестабильности эксплуатационных свойств смазочного масла и содержания осадка, нерастворимого в изооктане, от времени окисления смазочного масла «Петрим» (производство ООО «Спецнефтепродукт»).

Кроме того, предлагаемое изобретение поясняется таблицей, в которой приведены данные проведенной экспериментальной проверки предлагаемого способа.

Для определения осадка, нерастворимого в изооктане, (10±0,5) г окисленного масла помещают в колбу и взвешивают с точностью до 0,0002 г. Смазочное масло разбавляют 60 см³ изооктана и выдерживают в темноте при комнатной температуре 12 часов. Затем содержимое колбы фильтруют через беззольный фильтр (синяя лента), предварительно промытый в изооктане, высушенный и доведенный до постоянного веса (разница между последовательными взвешиваниями не более ±0,0004 г).

После того как весь раствор масла в изооктане стечет с фильтра, на фильтр смывают изооктаном осадок, оставшийся на внутренней поверхности колбы. Осадок на фильтре тщательно промывают изооктаном (до отсутствия следов масла на фильтре) и фильтр с осадком помещают в бюксу. Колбочку и бюксу с фильтром помещают в сушильный шкаф, высушивают и доводят до постоянного веса, как указано выше.

Массовую долю осадка, нерастворимого в изооктане, M_x, %, вычисляют по формуле:

где M₁ - масса нерастворимого в изооктане осадка на фильтре, г;

M₂ - масса нерастворимого в изооктане осадка, оставшегося в колбе, г;

M₃ - масса окисленного масла, г.

Для определения фактора нестабильности эксплуатационных свойств смазочного масла окисленное масло испытывают на аппарате «Папок» (см. ГОСТ 23175-78. Масла смазочные. Метод оценки моторных свойств и определения термоокислительной стабильности, дата введения 01.01.1980) при температуре 180°C в течение трех часов с использованием комплекта чашечек-испарителей с высоким бортом диаметром 27,8 мм и высотой 15 м. Всего для проведения испытания одного образца используют 4 чашечки-испарителя.

Перед испытанием окисленного смазочного масла определяют исходную массу чашек-испарителей m₀ и массу чашечек-испарителей с окисленным маслом m₁. В процессе испытания часть смазочного масла испаряется. После окончания чашечки-испарители вынимают из аппарата «Папок» охлаждают до комнатной температуры и взвешивают. По разнице веса чашечек-испарителей до и после нагревания определяют массу окисленного смазочного масла, которое подверглась испарению m₂, и рассчитывают испаряемость окисленного смазочного масла X при температуре испытания на аппарате «Папок» по формуле:

Фактор нестабильности эксплуатационных свойств смазочного масла F_n, отн. ед., рассчитывают по формуле:

F_n=β·C,

где C - содержание продуктов деградации в окисленном смазочном масле после испытания на приборе «Папок», определенных методом ИК-спектроскопии по значению интегральной площади поглощения на дифференциальном спектре в области длин волн 1645-1825 см^-1, отн. ед.;

β - структурный коэффициент, рассчитанный по формуле:

,

где Δν - относительный прирост вязкости окисленного смазочного масла за время испытания на приборе «Папок», %, рассчитанный по формуле:

,

где ν₁ - вязкость окисленного смазочного масла после испытания на приборе «Папок», мм²/с;

ν₀ - вязкость окисленного смазочного масла, мм²/с.

Способ реализуется следующим образом.

Испытанию подвергались смазочные масла:

- МС-8п (производство ООО «Квалитет Авиа»);

- Тп-22С (производство ООО «Газпромнефть-СМ»);

- «Петрим» (производство ООО «Спецнефтепродукт»).

В сухой чистый реактор загружают (100±1) см испытуемого масла. Реактор помещают в термостат, предварительно нагретый до температуры, на 20°C превышающей максимальную рабочую температуру испытуемого смазочного масла, и включают подачу воздуха со скоростью (10±5) дм³/ч. Время начала подачи воздуха в систему принимают за начало испытаний. Количество реакторов выбирают исходя из возможности термостата. Общее время проведения окисления не превышает 50 часов.

Через каждые 10 часов в один из реакторов прекращают подачу воздуха и вынимают его из термостата. После охлаждения масла в реакторе до температуры 70-80°C разбирают реакционный сосуд и сливают масло в стаканчик для дальнейшего определения осадка, нерастворимого в изооктане, и фактора нестабильности эксплуатационных свойств смазочного масла.

Результаты испытаний в данном примере реализации приведены в таблице.

По полученным значениям содержания осадка, нерастворимого в изооктане, и фактора нестабильности эксплуатационных свойств смазочного масла строят графическую зависимость изменения определяемых показателей (оси ординат) от времени испытания (ось абсцисс). Проводят две касательные. Одну касательную проводят на начальном пологом участке кривой, вторую - на участке, где происходит значительный рост определяемых показателей (фиг. 1-3). Координату точки пересечения двух касательных на оси абсцисс принимают за значение условного эксплуатационного ресурса τ_рес.

На отрезке кривой, где произошло резкое увеличение одного из эксплуатационных показателей, может быть проведено дополнительное окисление смазочного масла с временем выдержки в термостате, кратным 5 ч.

За результат определения принимают наименьшее значение условного эксплуатационного ресурса, полученное по всем определяемым показателям (содержание осадка, нерастворимого в изооктане, и фактора нестабильности эксплуатационных свойств смазочного масла).

Полученный результат для смазочного масла МС-8п (производство ООО «Квалитет Авиа») составляет 15 часов при температуре 175°C; для смазочного масла Тп-22С (производство ООО «Газпромнефть-СМ») - 18 часов при температуре 175°C; для смазочного масла «Петрим» (производство ООО «Спецнефтепродукт») - 12 часов при температуре 195°C.

Применение заявляемого способа определения условного эксплуатационного ресурса смазочного масла позволит получить дополнительную информацию об условном эксплуатационном ресурсе смазочного масла в процессе оценки эксплуатационных свойств смазочных масел и выявить пути повышения показателей эксплуатационной надежности двигателей за счет повышения качества применяемых смазочных масел.